L informatica nella scuola: mezzo o fine?

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Luigina Castellano
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1 L informatica nella scuola: mezzo o fine? Il paradigma della ricerca in didattica; L introduzione del computer nell insegnamento delle matematiche. 1

2 La comunicazione delle matematiche ed il computer come audiovisivo: i demo dei programmi ad esempio, rivisitare un programma con parametri scelti dagli ideatori del software; come audiovisivo interattivo: stessa situazione del punto precedente ma con possibilità di scelta di alcuni percorsi; come Istruzione Programmata (semplice o ramificata): attraverso l istruzione programmata è stato messo a punto il primo software didattico in circolazione negli anni 80. L obiettivo era quello di spezzettare con gradualità un determinato contenuto matematico, farlo percorrere in una interazione individualizzata all allievo e se si commettevano errori si doveva ripercorrere quella parte di itinerario relativa agli errori commessi. Questo tipo di approccio è oggi utilizzato per l insegnamento individualizzato in situazioni particolari (sostegno, recupero, Handicap, ecc.). Ma può servire solo per quella parte dell insegnamento riguardante la ripetitività, per permettere all insegnante di lavorare meglio al progetto dell insegnamento individualizzato dell allievo con difficoltà. come ambiente informatico di simulazione : esempi di questo tipo di utilizzo possono riguardare la fisica attraverso la simulazione di ambienti sperimentali dove si fanno eseguire al computer numerosi esperimenti simulati. Per quanto riguarda la matematica si pensi all introduzione della probabilità frequentista attraverso la simulazione di un numero molto elevato di eventi aleatori (lancio di monete ad esempio). La simulazione risulta interessante ogni qual volta si ha necessità di poter ri-percorrere un esperimento fisico o mentale per un numero grande di volte cambiando i parametri iniziali riguardanti l esperimento. come sviluppo dell area cognitiva: utilizzo di linguaggi di programmazione nella risoluzione di problemi che richiedono l uso di algoritmi diversi per uno stesso problema. I diversi algoritmi rappresentano itinerari mentali che utilizzano campi concettuali diversi. come utilizzo di sistemi esperti 1 : In questi ultimi anni sono stati messi a punto diversi sistemi esperti per l insegnamento della matematica (APLUSIX: fattorizzazione dei 1 Per sistema esperto si intende un programma capace di fornire consulenza in un determinato campo di conoscenza paragonabile a quella di un esperto umano. Il sistema esperto mediante una base di conoscenza, una struttura di informazioni e comportamenti creata con particolari linguaggi di programmazione (LISP, PROLOG, ecc...) e attravesso un algoritmo detto motore inferenziale è in grado di poter interpretare le situazioni di un esperto umano. I sistemi esperti sono semanticamente ricchi e flessibili 2

messo a punto il primo software didattico in circolazione negli anni 80.

3 polinomi; DEFI: Dimostrazione ed esplorazione di figura interattiva) quasi tutti con l intenzione di migliorare la comunicazione assistita dal computer. come utilizzo di Micromondi 2 : Gli esempi più diffusi nella didattica delle matematiche sono legati al linguaggio LOGO visto come Micromondo e al CABRI-Geometria illustrato più avanti nel testo 3. Il rapporto con le scienze cognitive: Scienza Cognitiva: Costruzione di teorie del funzionamento intelligente da poter essere simulata dal computer. La scienza cognitiva si differenzia dall Intelligenza artificiale per il fatto che fa riferimento al principio di equivalenza forte : due processi sono equivalenti in maniera forte se esibiscono lo stesso Psicologia Cognitiva: Elaborazione umana delle informazioni. Le metodologie della psicologia cognitiva sono di seguito riportate. 2 Per Micromondo si intende...un sistema caratterizzato dall articolazione di un sistema formale e di un dominio fenomenologico: il sistema formale è costituito da oggetti primitivi, operatori elementari e di regole che esprimono come possono essere manipolati oggetti e operatori; il dominio fenomenologico determina il tipo di feedback che il micromondo può produrre come conseguenza delle decisioni e delle azioni dell utilizzatore. Gli oggetti e operatori del sistema formale sono legati a dei fenomeni dell interfaccia del dispositivo informatico (si tratta oggi essenzialmente di fenomeni grafici e/o acustici nella superficie dello schermo). [N.Balacheff, R.D.M., vol.14/1.2, 1994, pag. 33] 3 Il linguaggio LOGO è stato molto utilizzato, a partire dagli anni sessanta, nella scuola dell obbligo. È un linguaggio procedurale ed è stato progettato come strumento operativo per la didattica. Nel testo di G. Mauri (Comunicare con il computer: i linguaggi, ed. Jackson, 1986) vengono comparati i più conosciuti linguaggi di programmazione compreso il LOGO. 3

Il rapporto con le scienze cognitive: Scienza Cognitiva: Costruzione di teorie del funzionamento intelligente da poter essere simulata dal computer.

4 comportamento utilizzando la stessa rappresentazione e lo stesso algoritmo, cioè se le loro architetture interne sono identiche. Psicologia...Linguistic a Antrop. Neurosc. Intell. Artif... Filosofia Costruzione di Macroteorie del funzionamento intelligente. Conoscenza attraverso sistemi esperti: Dendral (Chimica) Mycin (Medicina) Eurisko (metaregole che permettono di scoprire nuova informazione a partire 1. Correlati cognitivi: abilità di base dell elaborazione dell informazione (velocità di esecuzione di un compito ad esempio); psicometria. Tipi di prove: analogie, 4

Conoscenza attraverso sistemi esperti: Dendral (Chimica) Mycin (Medicina) Eurisko (metaregole che permettono di scoprire nuova informazione a

5 dai dati del problema). Un sistema intelligente deve possedere dei meccanismi di apprendimento. All interno del sistema di produzione vi sono due strutture di dati: memoria dei fatti in forma dichiarativa in forma di produzione (del tipo se...allora... ) Il modello connessionista è uno dei possibili modelli di apprendimento. Il rinforzarsi delle connessioni tra elementi completamento di serie, sillogismi, rotazioni mentali di oggetti; Variabili: tempo, errori, tipi di scelta, percezione, memoria, apprendimento. 2. Componenti cognitivi: Ragionamento, soluzione di problemi. L attività di pensiero viene rappresentata in modelli formali che possono essere operazionalizzate come equazioni o simulazioni al computer. 3. Addestramento cognitivo: bambini con 5

.. ) Il modello connessionista è uno dei possibili modelli di apprendimento.

6 (concepiti come neuroni) consente di definire la rete neurale come sistema apprendente. La forza di connessione si modifica con l esperienza e l apprendimento è legato allo sviluppo di nuove connessioni esistenti e alla modificazione della forza di connessione tra le unità. In questa prospettiva va rivisitata la classica distinzione tra software e hardware in quanto il sistema connessionistico nell atto dell apprendere non ne fa una distinzione. difficoltà di apprendimento. 4. Contenuti cognitivi: Organizzazione della memoria a lungo termine come elemento importante del funzionamento mentale e come importante fattore che può spiegare le differenze nello sviluppo. Modellizazione dell interazione didattica. La modellizzazione dell interazione didattica prevede due sistemi antitetici come i Sistemi Tutoriali ed i Micromondi. Tra questi due 6

In questa prospettiva va rivisitata la classica distinzione tra software e hardware in quanto il sistema connessionistico nell atto dell apprendere non ne fa una distinzione.

7 possiamo individuare un continuum di situazioni e tra queste quelle riguardanti la scoperta guidata. Il seguente schema evidenzia queste posizioni: Sistemi Tutoriali Poca iniziativa dell allievo. Dialogo interattivo, ma gestito dal sistema tutoriale. Ambienti di scoperta guidata Conduce l allievo ad ottimizzare le sue strategie per la risoluzione di problemi. Hyper-Cabri Defi-Cabri Micromondi L iniziativa viene delegata all allievo attraverso i legami sintattici e lessicali dell ordinaria comunicazione. LOGO CABRI-GEOMETRIA 7

Dialogo interattivo, ma gestito dal sistema tutoriale.

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